物料循环燃烧系统课件

第五章物料循环燃烧系统循环流化床锅炉本体结构(三维动画)循环流化床锅炉与常规锅炉相比，在锅的部分基本上没有太大差别。如汽包、下降管、水冷壁、过热器以及空气预热器等，虽然在布置位置、局部结构有些差异，但其原理和作用是完全相同的。带有惯性分离器分离物料的循环流化床锅炉与“П”型布置的煤粉炉在结构上大致相同，见图4-1所示。因此本章仅就循环流化床锅炉与常见锅炉设备结构不同之处作一介绍，重点介绍“炉”的部分，循环流化床锅炉燃烧设备主要由燃烧室、点火装置、一次风室、布风板和风帽、给煤机等组成。

燃烧室、分离器及回料装置称为流化床锅炉的三大核心部件，构成了流化床锅炉的颗粒循环回路。是流化床特有的系统。目的掌握炉膛、布风装置、点火装置的结构与原理重点布风板、风帽、点火装置的结构和原理一、燃烧室目前燃烧室的结构主要有如下几种：(1)圆型炉膛；(2)方型炉膛，分正方形和长方形两种；3)下圆上方型炉膛。立式方型燃烧室是最常见的炉膛结构，其横截面形状通常为矩形，这种布的特点在于可以方便地在炉膛中布置水冷壁受热面．另外制造工艺简单，在大型锅炉中普遍采用。

图5-2是锅炉整体布置俯视图

炉宽度：指锅炉左右方向的尺寸

炉深度：指锅炉前后方向的尺寸1.燃烧室横截面形状燃烧室横截面呈长方形，宽度与深度比约为2，一般在1.7—2.2范围内。

优点：（1）利于给煤和石灰石的均匀扩散（2）易于保证二次风的穿透

（3）增大水冷壁受热面的布置面积

锅炉大型化后炉膛的变化

3.燃烧室锥段—图5-4大多数炉膛采用不等截面形式优点：（1）利于在低负荷运行时保证密相区良好流化（2）利于密相区表面增大扬析量，从而提高炉膛传热量（3）与等截面炉膛相比，降低了上部截面烟速，增大了物料在炉内的停留时间。（4）上部烟速降低，可减小垂直受热面的磨损（5）

等风速设计上下温差较小

对难燃的煤种，适当增加锥段高度和减小布风板面积的比例

4.炉膛开口流化床锅炉炉膛运行时呈正压状态，故对密封要求严，防止物料和烟气外冒。因此，炉膛上开口应尽可能少，且运行时要求各门孔关闭严密。

炉膛有给煤口、回料口、排渣口、二次风口、炉膛烟气出口等十几到几十个。5.燃烧室密相区防磨

为减轻水冷壁受热面的磨损和腐蚀，在炉膛下部密相区水冷壁内侧衬有耐磨耐火材料，厚小于50mm,在4—8m范围内。见图5--5图4-21.图5-8（a）采用共同尾部烟道的多个炉膛结构‘2.图5-8（b）和图5-9采用裤衩褪设计的炉膛在炉膛布置翼墙或在固体循环回路中布置一个换热床，除了布置过、再热器外，还布置一部分蒸发受热面3.图5-8（c）单一炉膛内采用带有开孔的双面曝光水冷壁随锅炉容量增加，气固分离器的数量也增加了图5-10风室形状等压风室、带均流板风室水冷风室、非水冷风室

（1）布风装置形式及结构

布风装置是炉膛底部支承物料并分配一次风的装置。

形式：目前流化床锅炉采用的布风装置主要有两种形式，即风帽式和密孔板式。1.风帽式布风装置是由风室、花板、风帽和隔热层组成，通常把花板和风帽合称为布风板。

2.密孔板式布风装置是由风室和密孔板构成的。

目前，我国流化床锅炉中广泛应用的是风帽式布风板。图4-5所示为风帽式布风装置。（2）布风装置工作过程由风机送入的空气从位于布风板下部的风室通过风帽底部的通道．从风帽上部径向分布的小孔流出，由于小孔的总截面积远小于布风板面积，因此气流在小孔出口处取得远大于按布风板面积计算的空塔气流速度。从风帽小孔中喷出的气流具有较高的速度和动能．进入床层底部，使风帽周围和帽头顶部产生强烈的扰动，强化了气固间的混合，进而建立了良好的流化床工作状态。（3）对布风装置的要求（1）能均匀、密集地分配气流，避免在布风板上形成死区；（2）风帽小孔出口气流具有较大的动能，能使布风板上的床料与空气产生强烈的扰动和混合；（3）空气通过布风板的阻力损失不能太大，但又要一定的阻力，既要保证稳定、良好的流态化，又不能消耗太多风机压头；（4）具有足够的强度和刚度、能支承本身和床料的重量，锅炉压火时能防止布风板受热变形．避免风帽不烧损、并考虑检修清理方便。（5）防止床料漏入风室（一）风帽

风帽是流化床锅炉实现均匀布风以及维持炉内合理的气固两相流动和锅炉的安全经济运行的关键部件。作用：将流化燃料所需的风均匀地送入炉膛。随着循环流化床锅炉的发展，出现厂了多种结构形式的风帽．主要有小孔径风帽、大孔径风帽及定向风帽等。目前，循环流化床锅炉趋于采用小直径大孔径风帽、风帽直径约为40—50mm。因此风帽总结起来主要分为两大类：(1)小孔径风帽；(2)导向风帽。风帽型式图4-6图4-7

(1)小孔径风帽；

圆顶风帽：阻力大，但气流的分布均匀性较好。连续运行时间较长后，一些大块杂物容易卡在帽沿底下，不易清除，冷渣也不易排掉，积累到一定程度，风帽小孔将被堵塞，导致阻力增加，进风量减少，甚至引起灭火，需要停炉清理。柱形风帽：阻力较小，制造容易，但气流分配性能略差。每种形式又分为平孔和斜孔出风两种方式。斜孔对于根部床料的流化优于于平孔。小孔径风帽一般流速较高，对于流化床料有利，但阻力较大。

风帽小孔采用四周侧向开孔，每个风帽开孔6～12个。可以一排或双排均匀布置，小孔直径一般采用4～6mm，小孔中心线成水平，也可向下倾斜15°，以利于风帽间粗颗粒的扰动从风帽小孔喷出的空气速度称为小孔风速，小孔风速越大，气流对床层底部颗粒的冲击力越大，扰动就越强烈，从而有利于粗颗粒的流化，热交换就越好，冷渣含碳量就可以降低，且在低负荷时仍可稳定运行，负荷调节范围较大。但风帽小孔风速过大，风帽阻力增加，所需风机压头增大，将使风机电耗增加。反之，小孔风速过低，容易造成粗颗粒沉积，底部流化不良，冷渣含碳量增大，尤其当负荷降低时，往往不能维持稳定运行，造成结渣灭火。小直径风帽数量多，风帽间距小，一般50—60个/m2.

为避免布风板受热而翘曲变形，在花板上覆耐火保护层，图5-13。一般厚100—150mm风帽插人花板以后，花板自下而上涂上密封层、绝热层和耐火层，直到距风帽小孔中心线以下15～20mm处。2、导向风帽导向风帽是一种开孔方向特定的风帽，这种风帽能使炉底形成的气流将大颗粒床料及杂物沿规定方向吹向排渣口，以达到锅炉连续有选择性地排除冷渣。导向风帽喷口不是垂直向上而是朝着一定的水平方向，或出口角度与帽身呈150或300斜向下吹。3.S形风帽又称猪尾形帽。

结构简单，由20mm钢管弯制而成，钢管全埋于绝热层内。风帽磨损小，不会向风室漏料。检修不方便，停炉时灰渣会堵塞风帽，清理不便再次启动时不易吹透。4、T形风帽采用大喷口，射流动量大，能将沉积在底部的大颗粒及杂物流化。采用大开孔的喷口，可防止堵塞。

易漏渣T形风帽

5.钟罩式风帽

广泛应用在135MW级流化床直径：159mm布置间距：270x270mm．

布置间距大，风帽数量少，易检修，物料不会漏进风室，罩体孔径不易被颗粒堵塞，罩体损坏后易更换。定向排渣功能弱，风帽暴露于密相区，易被物料磨损，夹带物料对相邻风帽易磨损，罩体与进风管螺纹连接长时间高温后易变形使拆装困难。钟罩型风帽炉膛下部冷渣器风帽钟罩型风帽

图5-18改进型钟罩式风帽

由内芯引风管插上风帽为一体，物料不会漏进风室；罩体上孔径大22.5mm使其不易被颗粒堵塞．物料回吸后无法到达内芯引风管高度又被风吹会炉内，无法进风室。

风帽8孔周向布置，布风均匀，能避免风帽间对吹与射流偏转造成风帽磨损注：正常运行时，风帽中有空气流通，可得到冷却，但压火停炉时，因煤空气流过，帽头埋在高温床料中，易烧损。故一般应采用耐热铸铁材料加高硅耐热球墨铸铁RQTSi-5.5．(二）布风板-流化床燃烧室下部的炉蓖1.布风板的作用：1）支撑床料；形成封闭炉膛，防物料漏出2）使空气均匀的分布在炉膛的横截面上．并提供足够的压头使床料均匀流化；3）维持床层稳定，避免出现勾流、腾涌等流化不良现象；4）及时排出沉积在布风板区域的大颗粒，避免流化分层，维持正常流化态。风帽式布风板有水冷式布风板和非水冷式布风板之分。a.水冷式布风板采用拉稀膜式水冷壁形式，在管与管之间的鳍片上开孔布置风帽；拉稀管可以由水冷壁直接弯管布置，亦可由独立联箱结构形式与水冷壁连接一体。b.非水冷式布风板为一定厚度的钢板，钢板按布风要求和风帽形式开设一定数量的圆孔，即通常所说的花板。因此，有时也将花板称为布风板。布风板的结构型式主要有V型布风板、回字型布风板、水平型布风板和倾斜型布风板四种.如图4-6所示。非水冷式:V型布风板(也称做锅型)如图4-6(

a)所示，一般中间风速高，周边风速低，物料在炉内形成一个由内向外的内循环.

回字型布风板[如图4-6(b)所示,为四周倾斜布置，中间水平布置，一般中间风帽开孔率小于四周，使四周风速高于中间风速，形成由外向内的内循环。

这两种结构在低流化速度的锅炉上使用。由于采用不均等配风，加强了床内的物料内循环，有利物料的掺混。花板的作用是支承风帽和隔热层，并初步分配气流。通常是由厚度为12～20mm的钢板，或厚度为30～40mm的整块铸铁板或分块组合而成，

图4-7示出了一个典型的花板结构，为及时排除床料中沉积下来的大颗粒和杂物，如渣块、石块和铁屑等，要求在花板上开设若干个大孔—冷渣口，以便安装冷渣管。花板结构水冷式:水平型和倾斜型布风板[如图4-6(c

)、(d

)所示]有利于水冷式结构布置，因此常由拉稀膜式水冷壁构成。

这两种结构形式的布风板是循环流化床锅炉中最常见的形式。

由于炉内流化速度较高，物料本身掺混能力很强，一般不再采用非均等配风方式。由于高温一次风要通过风室和布风板，大型流化床锅炉一般采用热风点火，要求启停时间短、变负荷快，为了保护风室和布风板不受高温损坏采用水冷布风板是十分必要的。

水冷式布风板常采用膜式水冷壁管拉稀延伸形式，在管与管之间的鳍片上开扎，布置风帽。图4—28所示。图5-20，21水冷风室的水冷壁管一次风室

（三）风室与风道

一、风室

风室的布置就是围绕上述目的而进行的，一般要求满足下述三点：(1)具有一定的强度、刚度及严密性，在运行条件下不变形，不漏风。(2)具有一定的容积使之具有一定的稳压作用，消除进口风速对气流速度分布不均匀性的影响，一般要求风室内平均气流速度小于1.5m／s。(3)具有一定的导流作用，尽可能地避免形成死角与涡流区。几种常见的风室布置方式1.图(a)、(b)、(c)气流均是从底部进入风室的，风室里倒锥体形，具有布风容易均匀的优点，但其既要求较大的高度，又要求适合于圆形的布风板。2.在流化床锅炉中常见的是图(d)、(e)、(f)三种形式。图(d)与图(e)在结构上较为简单，图(f)较图(d)、(e)增加了气流的导向板，使气流的分布更易于均匀，但也由于导向板的存在，落渣管必须穿过导向板而引出，在结构上变得较为复杂。二、风道风道是连接风机与风室所必需的部件。气流通过风道时，必然因与风道壁面的磨擦、气流的转向及风道的截面变化等带来一系列的压降。

这个压降与布风板的压降不同，后者是为维持稳定的流化床层所必需的，而风道压降则全然是一种损失。因此，在风道的布置过程中，必须尽可能地设法减少风道中的压力损失，减少风机的电耗。对于金属管道而言，在估计风道截面时，通常取用的流速在10～15m／s左右。（四）小孔风速与布风板开孔率小孔风速：指从风帽小孔喷出的空气速度

小孔风速↑→扰动↑→换热好，冷渣含碳量低

→低负荷稳燃，负荷调节范围大小孔风速过↑→风帽阻力↑→风机电耗↑小孔风速↓

→造成粗颗粒沉积→冷渣含碳量大

→负荷降低时难稳燃→造成结渣灭火根据经验，对粒度为0～10mm的燃煤，一般取小孔风速为35～40m／s；而对于粒度为0～8mm的燃煤，一般取小孔风速为30～35m／s，对比重大的煤种取高限，比重小的取低限。开孔率就是各风帽小孔面积的总和

与花扳有效面积

之比值，以百分率表示，即=

=×100%通常对于鼓泡床流化床锅炉

取2％～3％，对煤的真实密度大、粗颗粒份额多者取低限，反之取高限。而对于循环流化床，由于采用高流化风速，对布风条件相对宽松，故开孔率有时设计得较高。(五）布风板压降布风板的压降主要来源于风帽内和风帽进出口的气体流动损失。

通常用阻力系数表示：ζbfb=2△pbfb/ρu2fm

小孔风帽的布风板阻力系数为3—4导向风帽的布风板阻力系数为2.3—3.5钟罩风帽的布风板阻力系数为8—10

压降的大小与布风板上风帽的小孔风速的平方称正比，与布风板开孔率成反比。

由于布风板前的风室短矮，气流进入风室过程中又存在剧烈的截面变化和气流的转向，因此要求布风板给以一定的阻力，使通过布风板进入流化层的气流能够重新取得分布均匀。

该阻力越大，气流在布风板上的速度分布也约均匀。

如果布风板只有很小的阻力，气流通过布风板只有很小的压降，气流就会大量通过床层上局部颗粒较疏、阻力较小的截面，而截面较疏截面上的颗粒，由于气流大量通过而更加变疏，发生这个局部床层的“吹空”，与其他局部床层的“压死”即布风板阻力越大，布风越均匀

布风板阻力应为整个床层阻力（布风板阻力加料层阻力）的25%—30%才可维持床层稳定运行

故对布风板阻力系数小的风帽，为维持一定的布风板压降，需要提高小孔风速，减小布风板开孔率。

对钟罩式风帽，保持小孔风速30m/s左右，布风板开孔率在3.5%以上。第二节点火装置流化床锅炉点火启动就是将床料加热至运行所需的最低温度以上，以便实现投煤后能稳定燃烧运行。流化床的点燃要比煤粉炉中煤粉的点燃或层燃炉中煤块的点燃困难得多。这是因为从点燃底料到正常燃烧是一个动态过程，燃用的通常又是难以着火的劣质煤。点火初期的颗粒和风的温度都低，同样尺寸的颗粒达到流化状态的风量要比热态正常运行时约大一倍；而根据点火时颗粒燃烧和传热的要求．则又希望风量小些以减少热损失。流化床燃烧锅炉的点火方式依据不同的客观条件而异。加热用燃料可分为木柴和油，加热时底料状态可分为固定床和流态化，底料种类可分为渣和原煤，而按床面积大小还可分成全床启动和分床启动。流化床锅炉的点火方式主要有流态化和固定床点火。

流态化点火又分为上点火和下点火，所谓上点火和下点火，在布风板上部点火加热床料就为上点火，反之为下点火。固定床点火为上点火，固定床上点火方式在小型鼓泡床锅炉应用较多。循环流化床锅炉最常用的点火方式是流态化点火方式其步骤为：a.先启动风机，在流态化的状态下将惰性床料加热到燃料燃烧所需的最低温度.b.投入固体燃料，使燃料着火、燃烧。c.随固体燃料的不断投入，床温升高，停启动燃烧器，维持床温在850—900℃。

床料在流化状态下被加热，效率高，加热均匀，不易结焦。向下倾斜的启动油燃烧器

加热上表面一、点火启动过程整个点火启动过程一般可分成三个阶段：(1)床料加热用外来燃料作热源加热床料．把床料从室温加热到引燃温度。800℃左右(2)试投燃料--间歇给煤

床料达到一定温度后，试

投燃料，观察是否着火，并用燃料燃烧放热进一步使床温上升。(3)过渡到正常运行

用风量控制床温，并适时给煤，调节好风煤比，逐步过渡到正常运行参数。

二、点火燃烧器

燃烧器主要有三种不同布置方式：即床上布置、床下布置、床上+床下布置见图5-24床上点火来说，点火装置就是点火油枪(或燃气装置)，与常规的煤粉炉差不多。床下点火方法。即点火装置布置在炉床下部，点火燃料在一特制的装置通常叫做烟气发生器内点燃，由一次风送氧助燃转化为850℃左右的热烟气。热烟气通过布风板和风帽边流化边加热床料，如图4-11所示向下倾斜的启动油燃烧器

加热上表面1.床上点火燃烧器如图启动油燃烧器布置在流化床

层上的两侧墙上，略向下倾斜。设有油枪、点火器和火焰检测器。

床温升的快，但不够均匀

，在点火时（特别是投煤前）使用启动燃烧器。炉膛内启动燃烧器2.床下点火燃烧器

（1）布置：点火装置布置在布风板下面点火燃料在一特制的装置

通常叫做烟气发生器内点燃由一次风送氧助燃转化为850℃左右的热烟气。热烟气通过布风板和风帽边流化边加热床料，由于烟气从下部进入床料并经过全料层(厚度)，加热效果更好由于点火装置比较庞大，烟气温度高，对烟气发生器内套筒和布风板风帽材质要求较高，因此设备投资相对较大。（2）床下烟气发生器图5-27

有三级配风：第一级为点火风，第二级为混合风第三级为一次风（热风）启动成功后只通一次风床下点火燃烧器组成：床下油燃烧器油点火装置主要由机械雾化

油枪、高能点火器及进退机构组成。（3）床下烟气发生器的控制

作用：控制烟气温度不超过给定的允许温度，防

设备和风帽烧坏。3.床上+床下联合启动的燃烧器

图5-28床下启动燃烧器布置在水冷风箱下部

床上启动燃烧器布置在床上具布风板约3m处两侧墙上，向下倾斜300至于二次风口内，也可用于低负荷稳燃。HG点火装置采用“床上+床下”点火的联合启动方式。床下启动燃烧器两只，床上距布风板约3米处共布置4只油枪（两侧墙各2只）。

循环流化床锅炉三大核心部件

—燃烧室、分离器、回料阀燃烧室分离器回料阀GotoLast第三节气固分离器共同构成了循环流化床锅炉的——

物料循环系统燃烧室分离器回料阀GotoLast

作用:是将大量高温固体物料从气流中分离出来，送回炉膛，以维持燃烧室的快速流化态状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应。

实现了燃料循环燃烧，提高了燃烧效率实现了脱硫剂循环利用，节约了脱硫剂用量保留足量的固体颗粒，顺利完成传热一、气固分离器的分类

（1）按分离原理分类离心分离惯性分离组合分离

（2）按进口温度分类

高温分离，中温分离，低温分离

（3）按是否冷却分类绝热式水（汽）冷式通常是以上分类的组合离心式高温绝热分离器高温水（汽）冷分离器中温组合式分离器1.惯性分离器惯性分离器结构简单，热惯性小，运行费用低，广泛所应用于循环流化床锅炉中。

缺点：分离效果欠佳

主要用于小型流化床锅炉。在惯性分离器内，主要是使气流急速转向或冲击在挡板上后急速转向，其中颗粒由于惯性效应，运动轨迹与气流轨迹不同，从而使两者获得分离。

气流速度高，这种惯性效应就大。

气流回转半径越小，回转角越大，效率就越高。依靠较为急剧的转折，使颗粒在惯性效应下分离出来。其结构较为简单，但分离效率片偏低分流式惯性分离器（图4-14）

使任意一股气流都有较小回转半径及较大回转角，可以采用各种挡板，包括采用典型的百叶挡板构成的百叶窗分离器和采用迷宫式挡板的撞击式分离器。

a．烟气转弯的惯性分离器

在锅炉炉膛出口，通常利用结构布置组成烟气转弯的惯性分离器，属于无分流式惯性分离器。细颗粒随气流流经分离器被分离下来的原因是：一是颗粒重力大于气流携带颗粒能力所引起的气力沉降；二是由于转弯的离心作用和速度改变引起颗粒动能消失而分离沉降。

b．百叶窗分离器:分流式惯性分离器,当气流绕流过叶片时，

尘粒因惯性的作用撞在叶栅表面并反弹而与气流脱离，

从而实现气固分离，结构简单、体积小、布置方便、气流阻力小等。

c．撞击式分离器:当气固两相流流经撞击式分离器时，气流可绕着分离体流动，固体颗粒由于携带的动量要比气体大，它们得以继续按原来方向运动，因而偏离主气流方向，最后撞击在分离体上炉内分离器，两排U形梁布置在炉膛出口，旨在对飞出炉膛的高浓度颗粒进行粗分离，分离下来颗粒沿侧墙返回炉内。炉外分离器，七排U形梁布置在水平烟道上。为了提高炉内U形梁分离器效率，在U形梁的底端设置了一特殊的储灰斗，使分离物料进储灰斗返人炉膛壁面下流区，避免颗粒二次夹带。

二、旋风分离器

旋风分离器结构简单，分离效率高，广泛用于循环流化床锅炉中，典型结构有耐火材料制成的高温旋风分离器和水冷、

汽冷高温旋风分离器、水

冷方形旋风分离器。

工作原理：离心分离高速旋转运动,密度大的颗粒被甩到筒壁面,实现了与密度小的气体的分离旋风分离器的旋流示意图旋风分离器的工作原理比较简单，一定速度的（一般为20m/s）烟气携带物料沿切线方向进入分离器后在分离器内做旋转运动，固体颗粒在离心力和重力作用下被分离下来，落入料仓或立管，经回料阀返回炉膛。旋风分离器的特点是分离效率高，特别是对细小颗粒的分离效率远远高于惯性分离器，因此绝大多数循环流化床锅炉采用旋风分离设备作为物料分离器。根据分离器的工作条件，分为高温分离和中温分离。旋风分离器的工作原理（演示1）旋风分离器的工作原理（演示2）旋风分离器的工作原理（演示3）旋风分离器的工作原理（演示4）2.高温旋风分离器高温旋风分离器通过一短烟道与炉膛连接，根据锅炉结构差异及分离器台数的多少，有的布置于炉室后侧，有的布置于前墙或侧墙，但布置于炉后者较多。由于高温旋风分离器内烟气物料温度高（800～850℃）甚至在分离器内继续燃烧，物料在分离器内离心分离等原因，分离器内衬为高温耐火材料，外设保温层隔热，耐火材料用量较大。内衬较厚（800mm以上）所以热惯性大，使起动时间增长，费用增加，有的锅炉采用水冷或汽冷式旋风分离器，虽然基本解决了热惯大的问题，但制造工艺比较复杂。旋风分离器一般出进气管、筒体、排气管、圆锥管等几部分构成。影响分离效率的因素1.进口速度:进口风速越高，分离效率越高，但运行阻力也越大。2.筒体直径:旋风分离器尺寸最大已至9m，3.颗粒浓度:试验指出：对

＞50μm颗粒，分离效率大于90％；对

＞100μm颗粒，分离效率近100％；而对

＜50μm颗粒，分离效率不是很理想。高温绝热旋风分离器4.烟气温度：a.烟气温度越高气体粘度越大，作用在颗粒上的曳力越大，颗粒惯性分离效率越低；b.气体密度随着温度增加而减小，从而使曳力减小，

c.烟气温度增加将使烟气体积急剧增加，在850℃时烟气体积要比常温时增加3.7倍，也即分离器内径增加近两倍.5.进口颗粒浓度:一般随着固体浓度增加，分离效

率上升，压力损失下降

6.切向进口宽度和进口形式：a.进口宽度减小，风速增加，分离效率和压力损失都增加。

b.风速一定时，高宽比增加，分离效率会略有增加，而压力损失也会增加7.中心管长度和直径:随着中心管长度增加，分离效率提高，当中心管长度大约是入口管高度的0.4～0.5倍时，分离效率最高，随后分离效率随着中心管长度增加而降低。中心管插入过深会缩短排气管与锥体底部的距离，增加二次夹带机会，而插入过浅，会造成正常旋流核心的弯曲，甚至破坏，使其处于不稳定状态，同时也容易造成气体短路而降低分离效率。循环流化床旋风分离器中，中心管长度一般取为入口管高度的一半左右。一定范围内排气管直径越小，旋风分离器效率越高，但压力损失也越大改进型旋风分离器：进口：下倾10°中心筒偏置中心筒呈倒锥形进口外缘加帽檐HG-440t/hCFBB旋风分离器优缺点优点结构简单分离效率高缺点热惯性大，启动时间长易结焦体积庞大，布置困难

为克服上述缺点，冷却型高温旋风分离器诞生了。三、水冷/汽冷分离器一般循环流化床的高温旋风分离器存在两个问题：（1）由于旋风分离器基本处于绝热状态，为避免在其内部产生局部高温超温结焦，一般不希望残碳在其内继续燃烧。但实际上难以做倒，尤其对挥发分低、难燃、细末多的煤更甚。（2）高温旋风分离器的耐热耐磨内衬及保温层很厚，因而启动、停炉时间很长，否则会受到热应力而裂开剥落，且导致分离器本身十分笨重，支架等钢耗量很大。因此，对分离器进行冷却就成了解决上述问题的关键，也就促成了水冷或汽冷分离器的开发与研制。

分离器外壳由水（汽冷）管弯制，焊装而成，取消了绝热旋风筒的高温绝热层，受热面内侧布满销钉，涂一层较薄的耐火耐磨浇注料，外侧覆以一定厚度的保温层，解决了结焦问题

但制造工艺复杂，成本高。

蒸汽冷却的旋风分离器2.4旋风分离器

锅炉布置有三个旋风分离器。旋风分离器进口烟道由汽冷膜式壁包覆而成，内敷耐磨材料，每个进口烟道共有64根管子，每侧有32根，管子节距100mm，采用60×7的20G管子。旋风分离器上半部分为圆柱形，下半部分为锥形，分离器净空直径φ8500mm。烟气出口为圆筒形钢板件，形成一个端部敞开的圆柱体。旋风分离器为膜式包墙过热器结构，其管子规格为Φ44.5×9，材质SA-210C，节距112.5mm，每个分离器240根管子，其顶部与底部均与环形集箱相连，上下集箱均为273×45的SA-106C规格。旋风分离器内表面敷设防磨材料，其厚度距管子外表面25mm。旋风分离器中心筒直径为φ4149mm，由耐高温、高强度、抗腐蚀、耐磨损的奥氏体不锈钢RA-253MA钢板卷制而成。东方自主开发型135~350MW循环流化床锅炉的炉型特点—

采用汽冷高效旋风分离器

&分离器作为初级过热器，可以增加主回路的受热面，减少辐射受热面的布置片数&耐火材料的用量可大大减少，其厚度由钢板式内保温形式旋风分离器的300～400mm降至25mm，降低了成本；固定方式为高密度销钉固定，结构设计简单，可靠，运行、检修、维护费用低。&有利于锅炉的启停和调幅&

锅炉启动速度快&有利于吸收未燃尽燃料（包括焦炭和CO）二次燃烧产生热量，防止分离器内结焦；&与炉膛之间胀差小，结构简单，具有更可靠的密封性旋风分离器

耐磨衬里薄，25mm，启动快（时间）节约燃油，采用常规外保温，减少q5易于整体布置，占地少，安装量蒸汽冷却（高密度销钉，导热大，可能二次燃烧冷却）维护费用低分离器由管子围成，结构复杂,国内唯一全套引进cyc制造工艺的厂家,能够保证产品质量,宁波实践证明可靠.大量模具和工装,制造成本高,汽冷式旋风分离器的优点（膜式壁）

结构特点汽冷（水冷）（膜式壁）优缺点优点热惯性小，启动时间短不易结焦耐磨衬里薄，25mm，启动快（时间）节约燃油，采用常规外保温，减少q5易于整体布置，占地少，安装量蒸汽冷却（高密度销钉，导热大），缺点制造工艺复杂，昂贵可能二次燃烧冷却）费用低

为克服水（汽）冷型旋风分离器制造工艺复杂缺点，方形分离器诞生了。2.方形分离器分离器的分离机型与圆形旋风筒本质上无差别，壳体采用水(汽)冷管壁式，它与常规循环流化床锅炉的最大区别是采用了方形分离器装置、分离器的壁面作为炉膛水冷壁水循环系统的一部分，因此与炉膛之间免除了热膨张节。同时方形分离器可紧贴炉膛布置，从而使整个循环流化床锅炉的体积大为减少，布置显得十分紧凑。此外、为防止磨损，方形分离器水冷表面敷设了一层薄的耐火层，这使得分离器起到传热面的作用。并使锅炉启动和冷却速率加快。方型分离器结构特点方形优缺点优点不易结焦制造工艺简单，成本低缺点分离效率普通旋风分离器方形分离器炉膛炉膛方形分离器的改进1带加速段四周用膜式水冷壁组成方形分离器，但烟气入口弯制成圆弧形段，形成了入口加速段方形分离器的改进2切角进一步改进，切去了内角，改善了分离器流场结构小结：三代分离器（离心式）惯性分离原理示意图（2）惯性分离实例：百叶窗分离器带惯性分离器的CFBB（3）组合分离实例一：惯性分离+离心分离实例二：百叶窗+低温旋风分离器百叶窗低温旋风分离器（3）组合分离按分离机理分别讲解了：（1）离心式分离器（2）惯性分离器（3）组合式分离器各自都有优缺点，应根据具体情况选用小结：分离器部分第四节固体物料回送装置重点掌握1.物料循环回路的压力平衡关系2.回料阀的结构、原理3.自平衡回料原理循环流化床锅炉返料装置的基本任务：是将分离器分离下来的高温颗粒稳定的送回压力较高的燃烧室内．并真保证气体反窜进入分离器的量为最小。一般循环流化床锅炉的循环倍率为5--20，也就是说有5—20倍给煤量的返料灰需要经过返料装置返回燃烧室再次燃烧：同时，运行中返料量(循环倍率)的大小依靠返料装段来调节。而返料量的大小直接影响到锅炉的燃烧效率、床层温度以及锅炉的负荷。

锅炉运行时，一般炉膛出口压力为大气压力，因炉内物料浓度很高，下部压力远远高于大气压力，例如：布风板压力为7000—10000Pa。由于引风机的抽吸，分离器多为负压，回料口多布置在布风板较近的高度，此处压力远远大于分离器内压力图5-44

循环回路压力关系P=0P<0P>0P>01.物料循环回路的压力平衡关系

循环回路压力关系P=0P<0P>0P>0思考：物料怎样实现从压力低的分离器流向压力高的炉膛？哪种方案可行？1：直接回料2：密封阀回料

直接回料：是使用回料管从分离器直接连接到炉膛下部，物料在重力作用下落进炉膛。这种回料方案简单，但炉膛烟气会通过回料管反窜，进入分离器下部，破坏分离器内流场，降低分离效率。

密封阀回料：是一种起密封作用的固体物料回送装置，其功能类似一般的阀，如开启、关闭、调节流量等，故也称回料阀。

“阀”的概念——回料阀物料回送机构控制流量可开可关防止烟气反窜“阀”的概念物料回送机构——回料阀

非机械阀分类：回料阀分为机械阀和非机械阀两种。机械阀：靠机械构件动作来达到控置和调节固体颗粒流量的目的，如球阀、蝶阀、闸阀等、但循环流化床锅炉中的循环物料温度高，物料温度一般在800～850℃（高温分离），金属机械阀常常被烧红、过热、卡涩，磨损也比较严重，因此除个别锅炉锅炉回料分配阀采用机械阀外，普遍使用非机械回料阀。

非机械阀没有机械运动部件，靠回料风气力输送物料，运行中主要靠改变通气量来调节回料量，其结构简单，运行可靠，便于自动控制。一、回料阀

回料阀种类较多，使用较多的有L型阀、U型阀和V型阀。这些阀的名称是根据阀的结构与某些英文字母比较相像而得来的。如：L型阀的结构形状与字母L很相似。图4-31所示为三种结构形式的非机械阀。1.U型阀

阀体由隔板和挡板分成三部分，如图所示—隔板的右侧为下降段与立管连通，左侧为上升段为一鼓泡流化床。

通过回料管与炉膛相连U型阀实际上是一个小流化床．回料风一般由下部两个小风室通过流化风帽进入阀体内运行中通过调整回料风量就可调整回料量大小。1）工作原理U型回料阀水管工作原理：与下水管的水封弯管类似。水封弯管中总存在一段水柱，水封起到了防止异味反窜的作用，称为水封。水靠压力差作为动力流过弯管。U形回料阀中也总存在一定物料，起到防止烟气从回料口反窜进入分离器下端的作用。上升段和下降段的压力差是物料连续不断流向炉膛的动力。

回料阀下降段底部是整个物料循环回路中压力最高的地方。2）工作过程工作过程：U形阀属于自平衡阀，即流出量根据进入量自动调节。故操作简单，运行可靠。a.当分离下来的物料量突然增大时，立管内料位升高，下降段下部压力增大，回送动力增加，回送物料增加，最后立管内料位在某一较高位置达到动态平衡，流出量与流入量相等。当分离下来的物料量突然减少时，立管内料位降低，下降段下部压力降低，回送动力减弱，回送物料减少，最后立管内料位在某一较低位置达到动态平衡，流出量与流入量相等。b.通过回料风微调回料量：流化风量有一最佳值，运行中一般不需调整。

但回料风雨一次风公用风机，因一次风压变化，可能引起流化风量变化，此时应注意调节使回料风维持在最佳值附近。

结构见5-47-49U形阀内部是绝热的。

运行中常发生故障是阀内结焦。

容积式风机提供返料风返料风的要求：小流量流量基本不随压头变化容积式风机如：罗茨风机罗茨风机打气筒回料阀为U型阀，并采用了分叉管技术。两个阀体水平夹角为105°布置。循环物料返回点和燃料供入点增加4）实例：HG回料阀U型阀结构(三维动画)U型阀结构(三维动画)U型阀布风板结构(三维动画)回料阀工作原理(录象)回料阀内部2.L型阀L型阀是最简单的一种非机械阀，如图4-32所示，它由直角弯管、垂直管和水平管组成。L型阀的垂直段与分离器相连，水平段与炉膛相连.回料风充气点以上为立管，以下为阀体.一定温度和压力的回料风由充气点进入阀体，推动物料返回炉膛，调节回料风可以控制回料量的多少。一般充气点至水平段中心线高度为h=(2～4)D，以保证一定的有效压头。水平段长度最大值

应在8～10D范围内。短了会产生自流，长了阀内物料流动不稳定忽大忽小形成浪涌流动。优点：是结构简单，回料量调节范围宽。

但在运行中立管内料位高度的监测要求较严格，由于回料量通过充气点回料风来控制，为了防止立管中气体向上流动，就必须保持一定的物料高度。固体物料流量变化，保证保证不窜气的料高也随着变化，采用L型阀的循环流化床锅炉应装设立管料位计，回料量采用自动控制手段，保证物料循环系统的稳定运行。

因控制不及U型阀，故大型机组上较少采用3.J阀L阀和V阀的结合适应大压差运行。

见图5—52，53

J阀由下降段和上升段组成，立管物料被充气流化，达到最大压差，提高循环灰的回送流率，见图5